JP7445002B2

JP7445002B2 - Self-locking screw connection with partial non-locking engagement

Info

Publication number: JP7445002B2
Application number: JP2022545784A
Authority: JP
Inventors: オット，ウェスレー; グレンジャー，スコット
Original assignee: Vallourec Mannesmann Oil and Gas France SA; Nippon Steel Corp
Current assignee: Vallourec Oil and Gas France SAS; Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2024-03-06
Anticipated expiration: 2041-01-25
Also published as: EP3854987A1; EP3854987C0; CA3163297A1; BR112022014779A2; WO2021151810A1; CN115380150A; US20230066104A1; EP3854987B1; AR121146A1; MX2022009213A; JP2023511613A; AU2021213278A1

Description

本発明は、部分的にロックせずに係合する自動ロック式ねじ接続部に関する。 The present invention relates to self-locking threaded connections with partially non-locking engagement.

本発明の目的は、シェールガス事業を行う顧客の信頼性とコスト効率を最適化することであり、特に、そのようなシェールガス井の坑井健全性を向上させることである。本発明による接続部は、傾斜坑井および水平坑井などの複雑な構成を有する坑井においても、ケーシングを用いた掘削などのような特殊な用途に必要な高いトルクに耐えることができる。したがって、本発明は、２０１６年に作成されたＡＰＩテクニカルレポート（ＴＲ）５ＳＦ「Guidelines for Evaluation Casing Connection Performance in Multi-Fractured Horizontal Wells」で言及されているような、引張、圧縮、内圧および外圧、ならびに曲げなどの複合負荷の厳しいテストプログラムに耐えることができる、ケーシングおよびチュービングのためのねじ継手を提案する。設置負荷は接続部に疲労をもたらし、刺激負荷は水圧破砕をシミュレートし、生産負荷は接続部における曲げと高温でのミーゼス相当応力をテストする。 The purpose of the present invention is to optimize reliability and cost efficiency for customers operating shale gas operations, and in particular to improve the wellbore integrity of such shale gas wells. The connection according to the invention is able to withstand the high torques required for special applications such as casing drilling, even in wells with complex configurations, such as inclined and horizontal wells. Therefore, the present invention applies to tension, compression, internal and external pressures, as mentioned in API Technical Report (TR) 5SF "Guidelines for Evaluation Casing Connection Performance in Multi-Fractured Horizontal Wells" prepared in 2016; We propose threaded joints for casing and tubing that can withstand rigorous test programs of combined loads such as bending. Installation loads cause fatigue in the connections, stimulation loads simulate hydraulic fracturing, and production loads test bending and high-temperature Mises-equivalent stresses in the connections.

本発明の設計は、特に中間ケーシング、そして特にフラッキングに使用されるケーシングに適している。 The design of the invention is particularly suitable for intermediate casings and especially for casings used in fracking.

通常、ねじ接続部は、第１の管状要素と第２の管状要素とを備え、そのうちの一方の第１のパイプ本体の一端には雄部材が設けられ、他方の第２のパイプ本体の他端には雌部材が設けられ、各部材にはねじ領域が設けられる。 Typically, a threaded connection comprises a first tubular element and a second tubular element, one of which is provided with a male member at one end and the other of the second pipe body. The ends are provided with female members and each member is provided with a threaded area.

従来から、雄ねじ領域と雌ねじ領域とを締め付けることで雄部材と雌部材とを接続して、この組立体を接続部として画定することが知られている。 It is conventionally known to connect a male member and a female member by tightening the male and female threaded regions to define the assembly as a connection.

その一方で、一体型の接続タイプの場合、第１のパイプ本体と第２のパイプ本体は両方鋼製パイプであり、カップリングは使用しない。この場合、互いに隣接する鋼製パイプは、カップリングを使用することなく互いに直接接続される。隣接する鋼製パイプは、同じ公称外径と同じ壁厚を有し、両方のパイプ端部にねじ領域を設けるために端部を成形する必要がある。好ましくは、雄部材はカシメ加工され、雌部材はねじ加工される前に拡張される。 On the other hand, in the case of the integral connection type, the first pipe body and the second pipe body are both steel pipes, and no coupling is used. In this case, steel pipes adjacent to each other are directly connected to each other without the use of couplings. Adjacent steel pipes have the same nominal outside diameter and the same wall thickness, and the ends need to be shaped to provide threaded areas at both pipe ends. Preferably, the male member is crimped and the female member is expanded before being threaded.

ねじ接続部の位置における外径の増加および対応する内径の減少は、規定通りのドリフト公差を維持し、そのようなケーシングを具備する坑井の健全性の摂動を回避するように許容範囲の外径公差を維持するために、ＡＰＩ規格に基づいて決定される。 The increase in the outer diameter and the corresponding decrease in the inner diameter at the location of the threaded connection is outside the tolerance range so as to maintain the specified drift tolerance and avoid any perturbation of the integrity of the wellbore with such a casing. Determined based on API standards to maintain diameter tolerances.

したがって、通常、半埋込み型（semi flush）のねじ接続部の場合、従来の主要な寸法では、ねじ接続部の公称外径は、パイプ本体の公称外径の１０６％未満である必要があり、ねじ接続部の内径は、ＡＰＩ規格ＲＰ５Ｃ５で規定されているＡＰＩドリフト要件に準拠するようになっている。 Therefore, typically for semi-flush threaded connections, conventional key dimensions require that the nominal outside diameter of the threaded connection be less than 106% of the nominal outside diameter of the pipe body; The internal diameter of the threaded connection is adapted to comply with API drift requirements as specified in API standard RP5C5.

このように構成された管状要素のストリングは、坑井のケーシングを用いて掘削を行う際に回転させる場合がある。このため、飛び出すことなくストリングを坑井内に進行させるのに十分な回転トルクを伝達することができように、構成要素を高いトルクで互いに締め付ける必要がある。ストリングに回転運動を加えてパイプ内に進行させる際に、直径が最も大きいパイプ本体から、最も低い位置にあるストリングの、直径がより小さいパイプ本体へ回転運動が漸次的に伝達される。 A string of tubular elements configured in this manner may be rotated during drilling using a wellbore casing. This requires the components to be tightened together with a high torque so that sufficient rotational torque can be transmitted to advance the string into the wellbore without popping out. As the string is subjected to rotational motion and advanced through the pipe, the rotational motion is progressively transmitted from the pipe body with the largest diameter to the smaller diameter pipe bodies of the lowest string.

従来製品では、一般に、締め付けられた位置において対応するショルダ面に当接するパイプ本体の自由端に設けられた当接面の締め付けによる協働によって、締め付けトルクを得ることができる。しかしながら、当接面の範囲は管の厚さの数分の１であるため、特に直径が小さいパイプ本体に関する場合、過度に高い締め付けトルクが加えられると、即座に当接面の臨界可塑化閾値に達してしまう。 In conventional products, the tightening torque can generally be obtained by the tightening cooperation of abutment surfaces provided on the free end of the pipe body that abut the corresponding shoulder surfaces in the tightened position. However, since the extent of the abutment surface is a fraction of the thickness of the tube, especially when pipe bodies with small diameters are concerned, the application of excessively high tightening torques will immediately reach the critical plasticization threshold of the abutment surface. It reaches .

これらの接続部の大きな課題として、坑井内の適切な位置に接続部が配置されたときに、十分なシール性能を提供することが挙げられる。生産工程では、ケーシングの内圧が大きく変化して、接続部が流体にさらされる。そのため、必要とされる液密性を確保しつつ、トルク容量とシール性能を同時に最適化するために一体型の接続部が使用される。 A major challenge with these connections is providing sufficient sealing performance when the connection is placed at the appropriate location within the wellbore. During the production process, the internal pressure of the casing changes significantly and the connections are exposed to fluids. Therefore, integral connections are used to simultaneously optimize torque capacity and sealing performance while ensuring the required fluid tightness.

米国特許第７６６１７２８号には、十分なトルク容量を実現する一体型のねじ接続部が記載されている。ここで、接続部は、当接面を有しておらず、低いテーパを付けられたねじ山を有する２つのねじ領域に依存している。両方のねじ領域は、自動ロック式の配置にある。両方のねじ領域は、雄側端部（ピン部材とも呼ばれる）のねじ山と雌側端部（ボックス部材とも呼ばれる）のねじ山とを有し、一定のリードを有し、スタブフランクのスタブ側リードがロードフランクのロード側リードと等しくないため、ねじ山の幅が変化されている。このようなタイプのねじ山は、くさび形ねじ山と呼ばれる。上記文献によれば、液体と気体の両方に対して最適なシール性能を得るために、金属対金属のシールを用いたシール性能が提供されている。雄部材および雌部材の各々は、自動ロック式の締め付けに応じてねじ領域が協働したときに締め付け接触（干渉接触とも呼ばれる）で互いに協働することができるシール面を有する。 US Pat. No. 7,661,728 describes an integral threaded connection that provides sufficient torque capacity. Here, the connection does not have an abutment surface and relies on two threaded regions with a low tapered thread. Both threaded areas are in a self-locking arrangement. Both threaded regions have threads on the male end (also called the pin member) and threads on the female end (also called the box member), have a constant lead, and have a thread on the stub side of the stub flank. The thread width has been changed because the lead is not equal to the load side lead of the load flank. This type of thread is called a wedge thread. According to the above literature, sealing performance using metal-to-metal seals is provided to obtain optimal sealing performance for both liquids and gases. The male and female members each have sealing surfaces that are capable of cooperating with each other in clamping contact (also referred to as interference contact) when the threaded regions cooperate in response to self-locking clamping.

従来、雄側端部のねじ山は、ピン側ねじ山頂と、ピン側ねじ谷底と、ピン側ロードフランクと、ピン側スタブフランクと、を有する。雌側端部のねじ山は、ボックス側ねじ山頂と、ボックス側ねじ谷底と、ボックス側ロードフランクと、ボックス側スタブフランクと、を有する。より詳細には、くさび形ねじでは、雄側端部または雌側端部のねじ山（または歯）の山頂幅は、雄側端部または雌側端部からの軸方向距離が増加するにつれて、漸次的にそれぞれ増加する。 Conventionally, the male end thread has a pin-side thread crest, a pin-side thread root, a pin-side load flank, and a pin-side stub flank. The female end thread has a box-side thread crest, a box-side thread root, a box-side load flank, and a box-side stub flank. More specifically, in a wedge-shaped screw, the crest width of the threads (or teeth) at the male or female end increases as the axial distance from the male or female end increases. Each increases gradually.

くさび形ねじは、ロードフランクのリードＬＦＬとスタブフランクのリードＳＦＬとの間のゼロではない差であるくさび比を有することを特徴とする。ここで、ロードフランクのリードＬＦＬは、スタブフランクのリードＳＦＬよりも厳密に大きいか厳密に小さいかのいずれかであり、その差は、それぞれのリード値で算出される。従来のくさび形ねじにおいて、ピン部材およびボックス部材のそれぞれのリードＬＦＬは互いに等しく、同様に、ピン部材およびボックス部材のそれぞれのリードＳＦＬも互いに等しい。したがって、くさび比は、ピン部材およびボックス部材について同じである。締め付けの際には、雄ねじ山および雌ねじ山（または歯）は、ロック地点に対応する予測可能な位置で互いにロックされ、完成する。 Wedge-shaped threads are characterized by having a wedge ratio that is a non-zero difference between the lead LFL of the load flank and the lead SFL of the stub flank. Here, the lead LFL of the load flank is either strictly larger or strictly smaller than the lead SFL of the stub flank, and the difference is calculated by the respective lead values. In conventional wedge-shaped screws, the respective leads LFL of the pin member and the box member are equal to each other, and similarly the respective leads SFL of the pin member and the box member are also equal to each other. Therefore, the wedge ratio is the same for the pin member and the box member. Upon tightening, the male and female threads (or teeth) are locked together and completed at a predictable position corresponding to the locking point.

より具体的には、雄ねじ山（または歯）のスタブフランクおよびロードフランクの両方が、対応する雌ねじ山（または歯）のスタブフランクおよびロードフランクに対してそれぞれロックするときに、自動ロック式のねじのためのロックが生じる。そのため、締め付けトルクは、これらのフランク間の接触面のすべて、すなわち、先行技術における当接面によって構成されるものよりも実質的に非常に大きい総表面積によって実現される。 More specifically, a self-locking screw is created when both the stub flank and load flank of a male thread (or tooth) lock against the stub flank and load flank of a corresponding female thread (or tooth), respectively. A lock occurs for. The tightening torque is therefore realized by all of the contact surfaces between these flanks, i.e. a total surface area that is substantially much larger than that constituted by the abutment surfaces in the prior art.

しかしながら、外径が小さく、壁厚が薄いパイプに適合するようにこのタイプの接続部を小型化した場合、ねじ山の歯の高さがトルク容量を計算するための重要なパラメータであるため、小型化したねじ領域における挙動は予想通りとはならない。したがって、純粋に小型化した場合に要求されているトルク容量とシール性能を得ることができないため、このような開示における接続部の設計を十分に検討する必要がある。また、既知の接続部の寸法を小さくする別の方法として、ねじ領域におけるターン数を減らす方法が挙げられるが、その場合、トルク容量がそれに伴って著しく低下する。 However, when this type of connection is miniaturized to fit pipes with a small external diameter and thin wall thickness, the height of the thread teeth is an important parameter for calculating the torque capacity, so The behavior in the miniaturized screw region is not as expected. Therefore, since it is not possible to obtain the torque capacity and sealing performance required by pure miniaturization, it is necessary to carefully consider the design of the connection part in such a disclosure. Another way to reduce the dimensions of known connections is to reduce the number of turns in the threaded region, with a concomitant significant reduction in torque capacity.

国際公開第２０１９／０７６６２２号には、当該技術分野において、液密性のみを有する準特殊接続専用の別のねじ接続部が記載されている。この文献には、ピン側およびボックス側のねじ山プロファイルが、それぞれのねじ領域の両端に規則的な歯を備えるように、ピン部材およびボックス部材の両方のリードプロファイルに２倍の高さを有する歯から構成されたねじ領域を有する接続部が記載されている。これらの規則的な歯は、同じ山頂幅と同じ谷底幅を有する隣接する歯である。ピン側およびボックス側のねじ領域は、これらの規則的な歯の間でくさび形ねじを有する。ピン側およびボックス側のくさび形ねじ山は、テーパを付けられたねじ領域に沿った同じ位置に正確に配置されていないため、部分的にのみ自動ロック式に係合する。 WO 2019/076622 describes another threaded connection in the art dedicated to semi-special connections with only liquid tightness. This document states that the thread profiles on the pin side and on the box side have a double height on the lead profile on both the pin and box members so that the thread profiles on both the pin and box sides are provided with regular teeth at both ends of the respective threaded areas. A connection is described with a threaded area consisting of teeth. These regular teeth are adjacent teeth with the same crest width and the same root width. The threaded areas on the pin side and on the box side have wedge-shaped threads between these regular teeth. The wedge-shaped threads on the pin side and box side are not precisely located at the same location along the tapered threaded area, so they only partially engage in a self-locking manner.

ただし、国際公開第２０１９／０７６６２２号による接続部の設計において、公称内径３１４．３３ｍｍ（１２．３８インチ）に対応する外径３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）と重量８８．２の接続部で試験を行った結果、１４０ｋｓｉ超の高い降伏強度を有する材料を用いた複合負荷試験に合格することができず、また、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度を有する材料を用いた曲げ試験にも合格しなかった。ピン部材およびボックス部材の両方のリードプロファイルが複雑に変化しいるこの接続部は、パイプ本体の全外径が同じ接続プロファイルを有するように設計されているが、外径３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）のような大きさで試験を行った結果、接続部の効率はパイプ本体の効率の７３％にしか達することができなかった。しかも、この接続部の設計は、外径３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）以下、材料の降伏強度１２５ｋｓｉ以上のパイプには適していないと考えられる。また、ねじ山が小さくなるとねじ山のトルク容量が著しく低下するため、接続部のすべての部分を小型化するのは不可能である。 However, in the design of the connection according to WO 2019/076622, a connection with an outer diameter of 346 mm (13 and 5/8 inches) and a weight of 88.2 mm, corresponding to a nominal inner diameter of 314.33 mm (12.38 inches). As a result of the tests, it was not possible to pass the combined load test using a material with a high yield strength of over 140 ksi, and also the bending test using a material with a yield strength of 125 ksi or more. . This connection, with complex variations in the lead profile of both the pin and box members, is designed such that the entire outside diameter of the pipe body has the same connection profile, but with an outside diameter of 346 mm (13 5/8 As a result of tests conducted on sizes such as 1.5 inch (inch), the efficiency of the connection could only reach 73% of the efficiency of the pipe body. Additionally, this connection design would not be suitable for pipes with outside diameters less than 346 mm (13 5/8 inches) and material yield strengths greater than 125 ksi. Furthermore, it is impossible to miniaturize all parts of the connection, since the torque capacity of the thread is significantly reduced as the thread becomes smaller.

そのため、公称径が３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）未満のパイプでも、曲げ加工および高温曲げ加工においてＡＰＩ規格５Ｃ５：２０１７ＣＡＬ－Ｉの液密性を保証しながら、機械加工に対してより広い公差を提供し、取り扱いおよび運用中に損傷を受けにくく、組み付け／分解サイクルの許容可能な回数が多いための耐用年数が長い、費用対効果の高い接続部が必要とされている。また、特に外径が７６．２ｍｍ（３インチ）～１５２．４ｍｍ（６インチ）の範囲の小さいパイプ本体に対して、より高いトルク、より速い組み付け、およびより経済的に製造可能な接続部が必要とされている。これらのニーズは、パイプ本体の効率の８５％を超える接続部の効率に対するニーズと組み合わされる。 This allows pipes with nominal diameters less than 346 mm (13 5/8 inches) to have wider tolerances for machining while ensuring API standard 5C5:2017 CAL-I fluid tightness in bending and hot bending. There is a need for a cost-effective connection that provides high performance, is less susceptible to damage during handling and service, and has a long service life due to the high number of acceptable assembly/disassembly cycles. It also provides higher torque, faster assembly, and more economically manufacturable connections, especially for smaller pipe bodies in the 76.2 mm (3 in.) to 152.4 mm (6 in.) outside diameter range. is necessary. These needs are combined with the need for a connection efficiency that is greater than 85% of the pipe body efficiency.

このため、特に外径が３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）未満のパイプ本体について、坑井の側部にケーシングを設置する際のストリングの回転による周期的な疲労、およびその後の水圧破砕工程における高い内圧、曲げおよび高温にさらされるなど、シェール井特有の要件に加えて、上記トルク要件に耐えられる特定の解決策が必要とされている。また、水密性試験および曲げ状態下での試験を含む厳しい試験も行った。 This causes cyclic fatigue due to rotation of the string during installation of the casing on the side of the wellbore, and during subsequent hydraulic fracturing operations, especially for pipe bodies with outside diameters less than 346 mm (13 5/8 in.). In addition to the unique requirements of shale wells, such as exposure to high internal pressures, bending and high temperatures, specific solutions are needed that can withstand the above torque requirements. Rigorous tests were also conducted, including watertightness tests and tests under bending conditions.

このため、本発明の目的は、ロックねじが液体に耐えるのに十分なシールを提供し、十分なトルク容量を提供することができるように、自動ロック式のねじを有するシェール用途専用の半埋込み型の準特殊接続部を提供することである。解決するべき上記の要件に加えて、このような接続部は、ピン部材およびボックス部材の両方における機械加工挿入ツールの経路の数という点で、合理的な製造コストであることも必要である。 For this reason, it is an object of the present invention to provide a semi-recessed device specifically for shale applications with self-locking screws so that the locking screws can provide a sufficient seal to withstand liquids and provide sufficient torque capacity. The purpose of the present invention is to provide a type of semi-special connection. In addition to the above requirements to be met, such a connection also needs to be of reasonable manufacturing cost in terms of the number of paths for the machining insertion tool in both the pin member and the box member.

より具体的には、本発明は、第１の管状要素と、第２の管状要素と、を備えるねじ接続部を提供する。第１の管状要素は、パイプ本体と、パイプ本体の遠位端に設けられた雄部材と、を有する。第２の管状要素は、別のパイプ本体と、そのパイプ本体の遠位端に設けられた雌部材と、を有する。雄部材は、その外周面において少なくとも１つの雄ねじ領域を有し、雄側末端面を終端とし、雌部材は、その内周面において少なくとも１つの雌ねじ領域を有し、雌側末端面を終端とする。 More specifically, the invention provides a threaded connection comprising a first tubular element and a second tubular element. The first tubular element has a pipe body and a male member at a distal end of the pipe body. The second tubular element has another pipe body and a female member at the distal end of the pipe body. The male member has at least one male threaded region on its outer circumferential surface, terminating in the male distal surface, and the female member has at least one female threaded region in its inner circumferential surface, terminating in the female distal surface. do.

雄ねじ領域は、雄側末端面から第１の管状要素のパイプ本体に向かう方向にねじ谷底幅（ＷＲｐ）が減少する第１の部分と、第１の部分に隣接して、ねじ谷底幅が一定の最小幅（ＷＲｐｍｉｎ）に維持される第２の部分と、を有する雄ねじ山を備える。雄側末端面に最も近い歯は、雄ねじ山の谷底の最大幅（ＷＲｐｍａｘ）を画定する。 The male thread region includes a first portion where the thread root width (WRp) decreases in the direction from the male end surface toward the pipe body of the first tubular element, and a thread root width that is constant adjacent to the first portion. a second portion maintained at a minimum width (WRpmin) of . The tooth closest to the male end face defines the maximum width of the root of the male thread (WRpmax).

雌ねじ領域は、雌側末端面から第２の管状要素のパイプ本体に向かう方向に沿ってねじ谷底幅（ＷＲｂ）が減少する第１の部分と、第１の部分に隣接して、ねじ谷底幅が一定の最小幅（ＷＲｂｍｉｎ）に維持される第２の部分と、を有する雌ねじ山を備える。雌側末端面（８）に最も近い歯は、雌ねじ山の谷底の最大幅（ＷＲｂｍａｘ）を画定する。 The female thread region includes a first portion in which the thread root width (WRb) decreases along the direction from the female end surface toward the pipe body of the second tubular element; and a second portion in which the width (WRbmin) is maintained at a constant minimum width (WRbmin). The tooth closest to the female end face (8) defines the maximum width of the root of the internal thread (WRbmax).

ここで、雄ねじ山および雌ねじ山の第１の部分は、自動ロック式の配置において部分的に締め付けられて、ねじ接続部にロック領域を提供する。 Here, the first portions of the male and female threads are partially tightened in a self-locking arrangement to provide a locking area for the threaded connection.

本発明による接続部の技術的利点として、本発明による接続部に関するトルクチャートが基本的な締め付け性質と先行技術による接続部のための平均トルク帯よりも広い公差を許容するので、組み立ての際に従うべき特定の締め付けトルクチャートが必要ないことが挙げられる。この利点は、このタイプの接続部を実現するためのコストを下げるために重要である。 A technical advantage of the connection according to the invention is that the torque chart for the connection according to the invention allows wider tolerances than the basic tightening properties and the average torque bands for connections according to the prior art, which are followed during assembly. There is no need for a specific tightening torque chart. This advantage is important in order to reduce the cost of realizing this type of connection.

本発明の別の利点として、リグのトルク容量を用いて締め付けトルクが実現可能であること、およびスタブフランクとロードフランクの両方が互いに接触しているときに、手で締めた後に接続部を１．５ターン未満で締め付けることができることが挙げられる。より詳細には、本発明による接続部は、挿入から最終締め付け位置まで４ターン未満しか必要としない。 Another advantage of the invention is that the tightening torque is achievable using the torque capacity of the rig and that when both the stub flank and the load flank are in contact with each other, the connection can be tightened once after hand tightening. One example is that it can be tightened with less than .5 turns. More particularly, the connection according to the invention requires less than four turns from insertion to final tightening position.

また、本発明の別の利点として、曲げなしでも、曲げあり且つ液密性を確保するために曲げ試験プロトコルにおいて高温でも、接続部がＡＰＩ規格ＲＰ５Ｃ５：２０１７ＣＡＬ－ＩシリーズＢに準拠することが挙げられる。また、接続部が４０，０００回以上疲労にさらされた後でも、液密性を実証することができた。本発明の任意選択の補完的または置換可能な特徴を以下に示す。 Another advantage of the present invention is that the connection complies with API standard RP5C5:2017CAL-I Series B, both without bending and with bending and at high temperatures in the bending test protocol to ensure liquid tightness. It will be done. It was also possible to demonstrate liquid tightness even after the connections were subjected to fatigue over 40,000 times. Optional complementary or substitutable features of the invention are set forth below.

好ましくは、ロック領域は、係合した雄ねじ山と雌ねじ山の締め付け後全長の６０％超を占めていてもよい。 Preferably, the locking area may occupy more than 60% of the total length of the engaged male and female threads after tightening.

特に、ロック領域は、２つの非ロック領域の間に位置していてもよい。非ロック領域の各々は、ロック領域の長手方向側部にそれぞれ隣接している。 In particular, a locked region may be located between two unlocked regions. Each of the unlocked regions is adjacent to a respective longitudinal side of the locked region.

本発明の第１の実施形態によれば、雄ねじ領域は、雄側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｐ）が雄ねじ山上の単一の位置（２４）で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雄型一条ねじを含んでいてもよく、雌ねじ領域は、雌側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｂ）が雌ねじ山上の単一の位置（２５）で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雌型一条ねじを含んでいてもよい。雄側スタブフランクおよび雌側スタブフランクのリードの変化は、それぞれ異なる位置で生じて、その２つの位置の間にロック領域が画定される。雄側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｐ）および雌側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｂ）は、雄ねじ領域全体および雌ねじ領域全体に沿ってそれぞれ一定に維持される。 According to a first embodiment of the invention, the male thread region consists of a single continuous helix such that the male stub flank lead (SFL_p) changes at a single position (24) on the male thread. The female thread region may include a single threaded male thread, with the female thread region varying from a single continuous helix such that the female stub flank lead (SFL_b) changes at a single location (25) on the female thread. It may include a female single thread configured. The male and female stub flank lead changes occur at different locations to define a locking region between the two locations. The lead of the male load flank (LFL_p) and the lead of the female load flank (LFL_b) are maintained constant along the entire male and female thread regions, respectively.

本発明の別の実施形態によれば、雄ねじ領域は、雄側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｐ）が雄ねじ山上の単一の位置で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雄型一条ねじを含み、雌ねじ領域は、雌側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｂ）が雌ねじ山上の単一の位置で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雌型一条ねじを含む。雄側ロードフランクおよび雌側ロードフランクのリードの変化は、それぞれ異なる位置で生じて、その２つの位置の間にロック領域が画定される。雄側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｐ）および雌側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｂ）は、雄ねじ領域全体および雌ねじ領域全体に沿ってそれぞれ一定に維持される。 According to another embodiment of the invention, the male threaded region is constructed from a single continuous helix such that the lead (LFL_p) of the male load flank changes at a single position on the male thread. The female thread region includes a female single thread thread comprised of a single continuous helix such that the lead (LFL_b) of the female load flank changes at a single location on the female thread. The lead changes in the male and female load flanks occur at different locations to define a locking region between the two locations. The male stub flank lead (SFL_p) and the female stub flank lead (SFL_b) are maintained constant along the entire male and female thread regions, respectively.

例えば、ロック領域におけるくさび比を０．１５ｍｍ未満に設定してもよい。 For example, the wedge ratio in the lock region may be set to less than 0.15 mm.

好ましくは、雄ねじ領域および雌ねじ領域は、母線方向にテーパが付けられてもよく、これは、テーパ角度である角度θを形成する。テーパ角度は、雄ねじ領域および雌ねじ領域の母線と接続部の軸との間の角度である。テーパは、１／６～１／１８の範囲であり、好ましくは１／６～１／１０の範囲から選択され、より好ましくは約１２．５％である。ロック領域における雄ねじ山および雌ねじ山の山頂および谷底は、ねじ領域のテーパの母線と平行になっている。 Preferably, the externally threaded region and the internally threaded region may be tapered in the generatrix direction, which forms an angle θ which is the taper angle. The taper angle is the angle between the generatrix of the male and female threaded areas and the axis of the connection. The taper is selected from the range 1/6 to 1/18, preferably from 1/6 to 1/10, more preferably about 12.5%. The crests and troughs of the male and female threads in the locking region are parallel to the generatrix of the taper of the threaded region.

ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置（Ｍ）が画定される。ここで、中間ロック位置におけるピッチ線径ＴＤａｖｇは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプの公称幅をＷＴ、およびＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘとすると、次式のように定義される。（ＡＰＩ規格５ＣＴは、パイプの大きさについて公称ＯＤおよびＷＴを提供し、両方の寸法について公差も提供する。したがって、ＩＤｍａｘは、パイプ本体の最大許容外径およびパイプの最小許容幅を用いて算出される）。 An intermediate locking position (M) is defined at a position axially half the length of the locking region. Here, the pitch wire diameter TDavg at the intermediate lock position is the nominal outer diameter of the pipe body based on the requirements of API Standard 5CT, WT, the nominal width of the pipe based on the requirements of API Standard 5CT, and the requirement of API Standard 5CT. If the maximum allowable inner diameter of the pipe body based on IDmax is defined as the following equation. (API standard 5CT provides nominal OD and WT for pipe sizes and also provides tolerances for both dimensions. IDmax is therefore calculated using the maximum allowable outside diameter of the pipe body and the minimum allowable width of the pipe. ).

中間ロック位置におけるピッチ線径ＴＤａｖｇに関する上記定義は、本発明による接続部の定義をすべてのタイプのパイプ本体の大きさに適応させるのに有用である。 The above definition for the pitch wire diameter TDavg in the intermediate locking position is useful for adapting the definition of the connection according to the invention to the dimensions of all types of pipe bodies.

ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置（Ｍ）が画定される。ここで、中間ロック位置からロック領域の長手方向側部までの長さＬｎｌは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘ、ピッチ線からロック領域における谷底または山頂までの垂直方向距離をＴＨｐｉｔｃｈ、およびねじ領域のテーパ角度をθとすると、次式のように定義される。 An intermediate locking position (M) is defined at a position axially half the length of the locking area. Here, the length Lnl from the intermediate lock position to the longitudinal side of the lock area is the nominal outer diameter of the pipe body based on the requirements of API Standard 5CT, and the maximum allowable inner diameter of the pipe body based on the requirements of API Standard 5CT. is IDmax, the vertical distance from the pitch line to the valley bottom or peak in the lock region is THpitch, and the taper angle of the thread region is θ, it is defined as the following equation.

中間ロック位置からロック領域の長手方向側部までの長さＬｎｌに関する上記定義は、本発明による接続部の定義を、ねじ山の高さを考慮してすべてのタイプのパイプ本体の大きさに適応させるのに有用である。 The above definition regarding the length Lnl from the intermediate locking position to the longitudinal side of the locking area adapts the definition of the connection according to the invention to the dimensions of all types of pipe bodies, taking into account the height of the thread. It is useful for

好ましくは、雄ねじ山および／または雌ねじ山の谷底の最大幅は、対応する雄ねじ山または雌ねじ山の谷底の最小幅の２倍を下回るように設定されてもよい。これにより、加工コストを低くすることができる。 Preferably, the maximum width of the root of the male thread and/or the female thread may be set to be less than twice the minimum width of the root of the corresponding male thread or female thread. Thereby, processing costs can be reduced.

第２の管状要素のパイプ本体に最も近い雌ねじ山の谷底は、第１の管状要素のパイプ本体に最も近い雄ねじ山の谷底と同じ谷底幅を有してもよい。 The root of the female thread closest to the pipe body of the second tubular element may have the same root width as the root of the male thread closest to the pipe body of the first tubular element.

パイプ本体に近い雄ねじ山および雌ねじ山のそれぞれの歯は、不完全なねじ山の高さを有してよく、および／または歯自体が不完全であってもよい。 The respective teeth of the male and female threads close to the pipe body may have an imperfect thread height and/or the teeth themselves may be imperfect.

雌ねじ山は、雌側末端面から開始してもよく、雄ねじ山は、雄側末端面から開始してもよい。 The female threads may start from the female end surface and the male threads may start from the male end surface.

好ましくは、飛び出しを回避するために、雄ねじ領域および雌ねじ領域の歯は、蟻継ぎ式プロファイルを有してもよく、αおよびβは、接続部の軸に垂直なロードフランクの角度およびスタブフランクの角度をそれぞれ表し、それぞれ５°未満である。 Preferably, in order to avoid popping out, the teeth in the male and female threaded areas may have a dovetail profile, α and β being the angle of the load flank perpendicular to the axis of the connection and the angle of the stub flank. Each represents an angle, each less than 5°.

雄ねじ山の歯の山頂および雌ねじ山の歯の山頂の両方は、ロック領域において対応する谷底と干渉していてもよく、谷底／山頂の干渉部における直径干渉は、パイプ本体の公称外径の０．００２０倍～０．００３０倍の範囲であってもよい。 Both the crests of the teeth of the male thread and the crests of the teeth of the female thread may interfere with the corresponding root in the locking region, and the diametrical interference at the root/crest interference is equal to 0 of the nominal outside diameter of the pipe body. It may be in the range of .0020 times to 0.0030 times.

本発明による接続部は、任意の遠位当接面から離れていてもよく、雄部材の自由端は、雌部材から離れており、同様に、雌部材の自由端は、雄部材から離れている。 The connection according to the invention may be remote from any distal abutment surface, with the free end of the male member being remote from the female member, and likewise the free end of the female member being remote from the male member. There is.

雄部材および雌部材の両方は、ロック領域の横に追加のシール面を有さないようになっていてもよい。 Both the male and female members may be free of additional sealing surfaces next to the locking area.

ねじ接続部は、半埋込み型のものであってもよく、第１の管状要素および第２の管状要素は、一体であり、第１の管状要素および第２の管状要素の各々は、雄部材および雌部材を備える。 The threaded connection may be semi-recessed, the first tubular element and the second tubular element being integral and each of the first tubular element and the second tubular element being connected to the male member. and a female member.

雄ねじ領域および雌ねじ領域は、一条ねじであってもよい。 The male thread region and the female thread region may be single thread threads.

本発明のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照してより明確になるであろう。
締め付けられた状態にある、本発明に係る自動ロック式ねじを備える接続部の片側半分を示す断面図である。本発明の第１の実施形態を示すグラフであり、雄部材および雌部材の遠位端面間において、接続部が締め付けられたときの、図１に示す雄部材および雌部材のねじ山に沿った雄部材および雌部材のロードフランクおよびスタブフランクのリードの変化を示している。ｙ軸は、雄側スタブフランクのリード値（ＳＦＬ＿ｐ）、雄側ロードフランクのリード値（ＬＦＬ＿ｐ）、雌側スタブフランクのリード値（ＳＦＬ＿ｂ）、および雌側ロードフランクのリード値（ＬＦＬ＿ｂ）を表し、ｘ軸は、管状要素の長手方向軸に沿ったねじ山の位置を表す。本発明に係る接続部の雌部材の片側半分を示す断面図である。本発明に係る接続部の雌部材の片側半分を示す断面図である。本発明に係る接続部の代替実施形態を示す、図２と同様のグラフである。本発明に係る接続部の一実施形態による、雌側端部の雌側歯に締め付けられた雄側端部の雄側歯の詳細断面図である。本発明に係る接続部の雄部材の遠位端の片側半分を示す詳細断面図である。本発明に係る接続部の雌部材の遠位端の片側半分を示す詳細断面図である。 Further features and advantages of the invention will become clearer with reference to the following detailed description and accompanying drawings.
1 is a sectional view of one half of a connection with a self-locking screw according to the invention in a tightened state; FIG. 2 is a graph illustrating the first embodiment of the present invention, in which the connection portion is tightened between the distal end surfaces of the male member and the female member, along the threads of the male member and the female member shown in FIG. Figure 2 shows changes in the leads of the load and stub flanks of the male and female members. The y-axis represents the male stub flank lead value (SFL_p), the male load flank lead value (LFL_p), the female stub flank lead value (SFL_b), and the female load flank lead value (LFL_b). , the x-axis represents the position of the threads along the longitudinal axis of the tubular element. FIG. 3 is a cross-sectional view showing one half of the female member of the connecting portion according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing one half of the female member of the connecting portion according to the present invention. 3 is a graph similar to FIG. 2 showing an alternative embodiment of a connection according to the invention; FIG. FIG. 7 is a detailed cross-sectional view of the male teeth of the male end clamped to the female teeth of the female end, according to an embodiment of the connection part according to the invention; FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of one half of the distal end of the male member of the connecting portion according to the invention; FIG. 3 is a detailed cross-sectional view of one half of the distal end of the female member of the connecting portion according to the invention;

図１に示す管状ねじ接続部は、雄部材１が設けられた管状要素５と、雌部材２が設けられた第２の管状要素６と、を備える。雄部材１は、第１の管状要素５のパイプ本体から延在する。雌部材２は、第２の管状要素６のパイプ本体から延在する。 The tubular threaded connection shown in FIG. 1 comprises a tubular element 5 provided with a male member 1 and a second tubular element 6 provided with a female member 2. The tubular threaded connection shown in FIG. The male member 1 extends from the pipe body of the first tubular element 5. The female member 2 extends from the pipe body of the second tubular element 6.

好ましくは、管状要素５および６の両方は、互いに一体であり、パイプ本体を有する。パイプ本体の一方の第１の遠位端に雄部材があり、パイプ本体の反対側の遠位端に雌部材がある。管状要素の両方は、鋼から作製され、一実施例において、降伏強度が８０ｋｓｉ（５５０ＭＰａ）～１４０ｋｓｉ（９６５ＭＰａ）の範囲であり得る炭素マルテンサイト鋼である。 Preferably, both tubular elements 5 and 6 are integral with each other and have a pipe body. There is a male member at one first distal end of the pipe body and a female member at the opposite distal end of the pipe body. Both tubular elements are made from steel, in one example carbon martensitic steel whose yield strength can range from 80 ksi (550 MPa) to 140 ksi (965 MPa).

例えば、材料のグレードは、８０ｋｓｉ（５５０ＭＰａ）～１４０ｋｓｉ（９６５ＭＰａ）の範囲である。例えば、グレードは、１００ｋｓｉ（６９０ＭＰａ）超であり、また、例えば、１２５ｋｓｉ（８６０ＭＰａ）に等しい。 For example, material grades range from 80 ksi (550 MPa) to 140 ksi (965 MPa). For example, the grade is greater than 100 ksi (690 MPa) and, for example, equal to 125 ksi (860 MPa).

パイプ本体は、公称外径が３と１／２インチ（８８．９０ｍｍ）～１３と５／８インチ（３４６ｍｍ）の範囲であってもよく、パイプ本体の壁幅が８ｍｍ～２２ｍｍの範囲であってもよく、好ましくは、公称外径が１０インチ（２５４ｍｍ）未満であり、より好ましくは６インチ（１５２．４ｍｍ）未満である。 The pipe body may have a nominal outside diameter ranging from 3 1/2 inches (88.90 mm) to 13 5/8 inches (346 mm) and a pipe body wall width ranging from 8 mm to 22 mm. Preferably, the nominal outer diameter is less than 10 inches (254 mm), more preferably less than 6 inches (152.4 mm).

ＡＰＩ規格５ＣＴ第１０版（２０１８年）には、通常のパイプ本体の公称外径が記載されており、各大きさに対応する接続部の許容外径は、以下の通りである。 The API standard 5CT 10th edition (2018) describes the nominal outer diameter of a normal pipe body, and the allowable outer diameter of the connection part corresponding to each size is as follows.

本発明による接続部の外径は、ＡＰＩ規格５ＣＴに記載されている次の大きさのカップリング接続部の外径と同じであるように選択される。 The outer diameter of the connection according to the invention is selected to be the same as the outer diameter of the coupling connection of the next size described in the API standard 5CT.

本発明の一実施形態によれば、パイプ本体の外径は５．５インチ（１３９．７ｍｍ）、パイプ本体の壁幅０．３６１インチ（９．１７ｍｍ）に対応してパイプ本体の質量は２０ｌｂ／ｆｔであってもよい。本実施例について、カップリング接続部の外径は、１４７．３２ｍｍ（５．８インチ）となる。接続部の内径は、ＡＰＩ規格５ＣＴのドリフト／クリアランス要件に依存しており、締め付け公差に従って最大締め付けトルクで締め付けられても、ドリフトが生じるようになっている。 According to one embodiment of the invention, the pipe body has an outside diameter of 5.5 inches (139.7 mm) and a pipe body mass of 20 lbs., corresponding to a pipe body wall width of 0.361 inches (9.17 mm). /ft may be used. For this example, the outer diameter of the coupling connection is 147.32 mm (5.8 inches). The inner diameter of the connection is dependent on the drift/clearance requirements of API Standard 5CT, such that drift will occur even when tightened to maximum tightening torque according to tightening tolerances.

雄部材は、雄側末端面７を終端とし、雄部材またはピン面の軸方向自由端を形成する。また、雄側末端面７は、第１の管状要素の軸方向自由面でもある。雌部材２は、雌側末端面８を終端とし、雌部材またはボックス面の軸方向自由端を形成する。また、雌側末端面８は、第２の管状要素の軸方向自由面でもある。雄側末端面７および雌側末端面８は、接続部の長手方向軸Ｘに対して半径方向に配向されている。雄側末端面７および雌側末端面８のいずれも、締め付けの終了時には当接していない。 The male member terminates in a male end face 7 forming the axially free end of the male member or pin face. The male end face 7 is also the axially free face of the first tubular element. The female member 2 terminates in a female end face 8 forming the axially free end of the female member or box face. The female end face 8 is also the axially free face of the second tubular element. The male end face 7 and the female end face 8 are oriented radially with respect to the longitudinal axis X of the connection. Neither the male end surface 7 nor the female end surface 8 are in contact at the end of tightening.

雄部材１および雌部材２の両方には、２つの要素の締め付けによる相互接続のために協働する、テーパが付けられたねじ領域３および４が設けられる。ねじ領域は、それぞれ機械加工されている。図１では、ねじ接続部が完全に締め付けられた状態で示されている。 Both the male member 1 and the female member 2 are provided with tapered threaded regions 3 and 4 that cooperate for the tightening interconnection of the two elements. The threaded areas are each machined. In FIG. 1 the threaded connection is shown fully tightened.

本発明によれば、接続部の効率は、パイプ本体の降伏強度の８０％超である。 According to the invention, the efficiency of the connection is more than 80% of the yield strength of the pipe body.

テーパが付けられたねじ領域３および４のテーパ角度θは、テーパが付けられた雄ねじ領域および雌ねじ領域の母線と接続部の長手方向軸Ｘとがなす角度である。このテーパは、１／６～１／１８の範囲であり、好ましくは１／６～１／１０の範囲から選択され、より好ましくは約１２．５％である。好ましくは、テーパ値は、１／８または１／６であってもよく、これは、３．６°および４．８°のテーパ角度θにそれぞれ対応している。 The taper angle θ of the tapered threaded regions 3 and 4 is the angle between the generatrix of the tapered male and female threaded regions and the longitudinal axis X of the connection. This taper is in the range 1/6 to 1/18, preferably selected from the range 1/6 to 1/10, more preferably about 12.5%. Preferably, the taper value may be 1/8 or 1/6, which corresponds to a taper angle θ of 3.6° and 4.8°, respectively.

本発明の第１の実施形態によれば、雄ねじ領域３および雌ねじ領域４は、一条ねじである。一条ねじとは、ねじ領域３および４の各々が、中断のない固有の単一のねじ切りされた渦巻き状の部分を有し、この渦巻き状部分は、連続した螺旋となっている。 According to a first embodiment of the invention, the externally threaded region 3 and the internally threaded region 4 are single thread threads. A single thread is a thread in which each of the thread regions 3 and 4 has its own single uninterrupted threaded spiral, which spiral is a continuous spiral.

図１に示すように、ねじ領域３および４は、雄側末端面７および雌側末端面８からそれぞれ開始する。 As shown in FIG. 1, the threaded regions 3 and 4 start from the male end face 7 and the female end face 8, respectively.

加工コストを削減するために、まず、雄部材および雌部材は、対象のねじ領域のテーパ角度でブランク加工される。このブランク加工されたテーパ角度は、ねじ山プロファイルの山頂を定義することになる。そのため、ねじ山頂をさらに加工する必要がない。図５に示す実施形態における山頂は、テーパ軸に平行である。 To reduce processing costs, the male and female parts are first blanked with the taper angle of the thread area of interest. This blanked taper angle will define the crest of the thread profile. Therefore, there is no need to further process the thread crest. The crest in the embodiment shown in FIG. 5 is parallel to the taper axis.

図７および図８に示すように、末端面は、長手方向軸Ｘに垂直であり、面取り部７１、７２、８１および８２は、末端面から内面および外面に向けてそれぞれ機械加工されている。例えば、本発明の好ましい実施形態によれば、すべての面取り部が、末端面の平面に対して４５°の面取りとなっている。面取り部７１および８１は、雄部材および雌部材の内面に向けてそれぞれ加工されている。面取り部７２および８２は、雄部材および雌部材の外面に向けてそれぞれ加工されている。ねじ山プロファイルのロードフランクおよびスタブフランクは、連続して加工される。ロードフランクおよびスタブフランクをそれぞれ加工するための加工インサートのためのランイン位置は、雄ねじ山の場合は面取り部７２、雌ねじ山の場合は面取り部８１から開始する。ねじ山の加工は、末端面の高さに影響を与えないので、ピンをボックスに導入するステップで締め付け公差を提供することができる。これにより、第１のスタブ面への損傷を回避することができる。好ましくは、加工は、半径方向において末端面から０．１５ｍｍ未満の位置から開始する。 As shown in FIGS. 7 and 8, the distal surface is perpendicular to the longitudinal axis X, and chamfers 71, 72, 81 and 82 are machined from the distal surface toward the inner and outer surfaces, respectively. For example, in accordance with a preferred embodiment of the invention, all chamfers are at a 45° angle to the plane of the end face. The chamfered portions 71 and 81 are machined toward the inner surfaces of the male and female members, respectively. Chamfers 72 and 82 are machined toward the outer surfaces of the male and female members, respectively. The load flank and stub flank of the thread profile are machined in succession. The run-in position for the machining insert for machining the load flank and the stub flank, respectively, starts from the chamfer 72 for the external thread and from the chamfer 81 for the internal thread. Since the thread machining does not affect the height of the end face, tightening tolerances can be provided in the step of introducing the pin into the box. Thereby, damage to the first stub surface can be avoided. Preferably, processing begins radially less than 0.15 mm from the distal surface.

ねじ山プロファイルの谷底は、少なくともロードフランクを加工するために、ロードフランクに隣接する谷底プロファイルの一部を加工することもできる第１の最終ねじ切り経路を連続して使用し、次いで、スタブフランクを加工するために、スタブフランクに隣接する谷底プロファイルの一部を加工することもできる第２の最終ねじ切り経路を使用して得ることができる。ピン部材の場合は谷底プロファイルが最小幅ＷＲｐｍｉｎから谷底の最大幅ＷＲｐｍａｘまで、また、ピン部材の場合は最小幅ＷＲｂｍｉｎから谷底の最大幅ＷＲｂｍａｘまで以下のように変化するため、谷底プロファイルを加工するための第３のインサートは不要である。ここで、
ＷＲｂｍａｘ≦２＊ＷＲｂｍｉｎ、および
ＷＲｐｍａｘ≦２＊ＷＲｐｍｉｎ、
好ましくは
ＷＲｂｍａｘ≦４ｍｍ、および
ＷＲｂｍａｘ≦４ｍｍ、
好ましくは
ＷＲｂｍａｘ≦２＊ＷＲｂｍｉｎ－０．５ｍｍ、および
ＷＲｐｍａｘ≦２＊ＷＲｐｍｉｎ－０．５ｍｍ
である。 The root of the thread profile is machined by sequentially using a first final thread cutting path, which may also machine a portion of the root profile adjacent to the load flank, to machine at least the load flank, and then to machine the stub flank. For machining, a second final threading path may be used which may also machine a portion of the root profile adjacent to the stub flank. In the case of a pin member, the valley bottom profile changes from the minimum width WRpmin to the maximum width WRpmax of the valley bottom, and in the case of a pin member, from the minimum width WRbmin to the maximum width WRbmax of the valley bottom, so in order to process the valley bottom profile. The third insert is not required. here,
WRbmax≦2*WRbmin, and WRpmax≦2*WRpmin,
Preferably WRbmax≦4mm, and WRbmax≦4mm,
Preferably WRbmax≦2*WRbmin-0.5mm, and WRpmax≦2*WRpmin-0.5mm
It is.

本発明の一実施例において、ＷＲｐｍｉｎは、約２．２ｍｍであってもよい。 In one embodiment of the invention, WRpmin may be approximately 2.2 mm.

図１に示すように、締め付け終了時にＷＲｐｍａｘおよびＷＲｂｍａｘが同一平面上にない代替実施形態も、本発明の範囲に包含される。 Alternative embodiments in which WRpmax and WRbmax are not coplanar at the end of tightening, as shown in FIG. 1, are also within the scope of the present invention.

谷底幅は、雄ねじ領域および雌ねじ領域に沿ってそれぞれ変化する。雄ねじ領域３の雄ねじ山は、雄側末端面７から第１の管状要素５のパイプ本体に向かう方向にねじ谷底幅ＷＲｐが減少する第１の部分１１と、第１の部分１１に隣接し、ねじ谷底幅が一定の最小幅ＷＲｐｍｉｎに維持される第２の部分１５と、を有する。雄側末端面７に最も近い歯は、雄ねじ山の谷底の最大幅ＷＲｐｍａｘを有する。 The root width varies along the male thread region and the female thread region, respectively. The male thread of the male thread region 3 is adjacent to a first portion 11 in which the thread root width WRp decreases in the direction from the male end surface 7 toward the pipe body of the first tubular element 5; and a second portion 15 in which the thread root width is maintained at a constant minimum width WRpmin. The tooth closest to the male end face 7 has the maximum width WRpmax of the root of the male thread.

雌ねじ領域４の雌ねじ山は、雌側末端面から第２の管状要素のパイプ本体に向買う方向に沿ってねじ谷底幅ＷＲｂが減少する第１の部分１２と、第１の部分１２に隣接し、ねじ谷底幅が一定の最小幅ＷＲｂｍｉｎに維持される第２の部分１６と、を有する。雌側末端面８に最も近い歯は、雌ねじ山の谷底の最大幅ＷＲｂｍａｘを有する。 The female thread of the female thread region 4 is adjacent to a first portion 12 in which the thread root width WRb decreases along the direction from the female end surface to the pipe body of the second tubular element. , and a second portion 16 in which the thread root width is maintained at a constant minimum width WRbmin. The tooth closest to the female end face 8 has the maximum width of the root of the female thread WRbmax.

第１の部分１１および１２内では、ねじ山頂の軸方向幅が漸次的に変化しており、それに対応してねじ谷底の軸方向幅も漸次的に変化している。これにより、接続部の締め付けの際に、最終ロック位置まで漸次的な軸方向の締め付けが生じる。第２の部分１５および１６内では、谷底幅および山頂幅は一定の値に維持される。 Within the first portions 11 and 12, the axial width of the thread crests changes gradually, and correspondingly the axial width of the thread roots also changes gradually. This results in a gradual axial tightening up to the final locking position when tightening the connection. Within the second portions 15 and 16, the root width and the crest width are maintained at constant values.

締め付けられたときに、本発明の接続部は、ロック部１０を備える。ここで、第１の部分１１の歯の一部が第１の部分１２の歯の一部といわゆる「自動ロック」状態となる。 When tightened, the connection of the invention comprises a locking part 10. Here, some of the teeth of the first part 11 are in a so-called "self-locking" state with some of the teeth of the first part 12.

雄ねじ山および雌ねじ山のそれぞれの第１の部分１１および１２が自動ロック式の配置で部分的に締め付けられていることは、第１の部分の歯のすべてが自動ロック式の締め付け配置になるわけではないことを意味する。この場合、雄ねじ山の第１の部分１１の歯の一部は、それらのロードフランクおよび／またはスタブフランクを考慮して、雌ねじ山の対応する歯と接触しておらず、雌ねじ山の第１の部分１２の歯の一部は、それらのロードフランクおよび／またはスタブフランクを考慮して、雄ねじ山の対応する歯と接触していない。自動ロック式の配置になっていない第１の部分１１および１２の歯は、それらのロードフランクまたはスタブフランクのうちの少なくとも一方が、他方のねじ山の対応する表面とも接触していない。 The fact that the first parts 11 and 12 of the male and female threads, respectively, are partially tightened in a self-locking arrangement does not mean that all of the teeth of the first part are in a self-locking tightening arrangement. It means not. In this case, some of the teeth of the first part 11 of the external thread are not in contact with corresponding teeth of the internal thread, taking into account their load flanks and/or stub flanks, and some of the teeth of the first part 11 of the external thread are not in contact with the corresponding teeth of the internal thread. Some of the teeth of the portion 12 are not in contact with corresponding teeth of the external thread, taking into account their load flanks and/or stub flanks. The teeth of the first parts 11 and 12 that are not in a self-locking arrangement also do not have at least one of their load flanks or stub flanks in contact with the corresponding surface of the other thread.

接続部が締め付けられた状態において、第２の部分１５および１６のねじ山は、締め付けられる第１の部分の対応するねじ山とは自動ロック式の配置で締め付けられていない。第２の部分１５および１６は、ロック領域１０の両側にそれぞれ位置している。第２の部分１５は、第１の部分１１よりも第１の管状要素５のパイプ本体に近い位置にあり、これにより、第２の部分１５は、雌側末端面８に近い雌ねじ領域４の雌側歯と係合する。雄側の第２の部分１５は、雌側の第１の部分１２の歯と係合して、第１の非ロック領域２２が形成される。第２の部分１６は、第１の部分１２よりも第２の管状要素６のパイプ本体に近い位置にあり、これにより、第２の部分１６は、雄側末端面７に近い雄ねじ領域３の雄側歯と係合する。雌側の第２の部分１６は、雄側の第１の部分１１の歯と係合して、第２の非ロック領域２３が形成される。 In the tightened state of the connection, the threads of the second parts 15 and 16 are untightened in a self-locking arrangement with the corresponding threads of the first part to be tightened. The second portions 15 and 16 are located on either side of the locking area 10, respectively. The second part 15 is located closer to the pipe body of the first tubular element 5 than the first part 11, so that the second part 15 is located closer to the internally threaded region 4 of the female end face 8. Engages with female teeth. The second male part 15 engages with the teeth of the first female part 12 to form a first unlocked region 22 . The second part 16 is located closer to the pipe body of the second tubular element 6 than the first part 12, whereby the second part 16 is located closer to the male end face 7 of the externally threaded region 3. Engages with male teeth. The female second part 16 engages with the teeth of the male first part 11 to form a second unlocked region 23 .

第１の非ロック領域２２は、ロック領域１０の長手方向側部２４に隣接しており、第２のロック領域２３は、そのロック領域１０の反対側の長手方向側部２５に隣接している。 The first unlocked region 22 is adjacent to the longitudinal side 24 of the locking region 10 and the second locking region 23 is adjacent to the opposite longitudinal side 25 of the locking region 10. .

図１および図２に示すように、特に、ＡＰＩ規格５ＣＴに準じて第１の管状要素５のパイプ本体の外径が最大許容公差に近く、第２の管状要素６のパイプ本体の壁厚が最小許容公差に近い場合、雌ねじ山の長さは、長手方向軸Ｘに沿って、雄ねじ山の長さよりも長くてもよい。第１の管状要素５および第２の管状要素６がＡＰＩ規格５ＣＴの公称要件に近い外径および壁厚を有する場合、雌ねじ山の長さは、雄ねじ山の長さと感覚的に等しくなる。 As shown in FIGS. 1 and 2, in particular, the outer diameter of the pipe body of the first tubular element 5 is close to the maximum permissible tolerance according to API standard 5CT, and the wall thickness of the pipe body of the second tubular element 6 is If close to the minimum permissible tolerance, the length of the internal thread may be longer along the longitudinal axis X than the length of the external thread. If the first tubular element 5 and the second tubular element 6 have an outer diameter and wall thickness close to the nominal requirements of API standard 5CT, the length of the internal thread will be perceptually equal to the length of the external thread.

締め付けられたときに、係合した雄ねじ山および雌ねじ山の締め付け後全長１７は、雌ねじ領域または雄ねじ領域の軸方向最大長さよりも短い。図１および図２に示す実施形態によれば、締め付け後全長１７は、雄ねじ領域３の軸方向長さに対応する。本発明は、外径公差およびパイプ幅公差に従ってＡＰＩ規格５ＣＴに許容されるパイプの全範囲内で作製されるパイプに適している。 When tightened, the total tightened length 17 of the engaged male and female threads is shorter than the maximum axial length of the female or male thread region. According to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the overall length 17 after tightening corresponds to the axial length of the external thread region 3. The invention is suitable for pipes made within the full range of pipes allowed by API Standard 5CT according to outside diameter tolerances and pipe width tolerances.

「自動ロック」状態という用語は、ロック領域１０における歯について以下に詳述する特徴を有することを意味する。雄ねじ山（または歯）３２は、雌ねじ山（または歯）４２と同様に、一定のリードを有し、それぞれの末端面７および８に向けて山頂幅が減少している。締め付けの際には、雄ねじ山３２および雌ねじ山４２（または歯）の一部が所定の位置で互いにロックして、締め付けが終了する。ロック状態１０におけるねじ山は、雄ねじ山（または歯）のすべてのスタブフランクとすべてのロードフランクが対応する雌ねじ山（または歯）のスタブフランクとロードフランクに互いにロックするように構成されている。 The term "self-locking" condition means that the teeth in the locking region 10 have the characteristics detailed below. The external thread (or tooth) 32, like the internal thread (or tooth) 42, has a constant lead and decreases in crest width towards the respective terminal faces 7 and 8. During tightening, some of the male threads 32 and female threads 42 (or teeth) lock together in a predetermined position to complete the tightening. The threads in the locked state 10 are configured such that all stub flanks and all load flanks of the male threads (or teeth) lock together to the stub flanks and load flanks of the corresponding female threads (or teeth).

図６に示すように、締め付け終了時には、ロック領域１０において、ロードフランク３０および４０、ならびにスタブフランク３１および４１の両方の軸方向フランクの間には、軸方向の隙間が存在しない。軸方向フランクは、接続部の軸と比較して本質的に半径方向に画定されている。また、本発明による接続部の設計は、ロック領域１０において、雄ねじ山頂３４と雌ねじ谷底４４との間、また、雄ねじ谷底３５と雌ねじ山頂４５との間に半径方向隙間が存在しないようになっている。したがって、ロック領域は、ドープを捕捉し、高圧に耐えるのに十分な接触を生じさせて、シールが形成される。山頂３４および４５、ならびに谷底４４および３５は、干渉接触しており、軸方向フランクも同様に干渉している。ロック領域において、雄ねじ山および雌ねじ山の山頂および谷底は、ねじ領域のテーパの母線と平行になっている。 As shown in FIG. 6, at the end of tightening there is no axial clearance between the axial flanks of both the load flanks 30 and 40 and the stub flanks 31 and 41 in the locking region 10. The axial flank is essentially radially defined compared to the axis of the connection. The design of the connection according to the invention is also such that in the locking region 10 there is no radial gap between the male thread crest 34 and the female thread root 44 and between the male thread root 35 and the female thread crest 45. There is. The locking region thus entraps the dope and creates sufficient contact to withstand the high pressure to form a seal. Peaks 34 and 45 and valley bottoms 44 and 35 are in interference contact, as are the axial flanks. In the locking region, the crests and troughs of the male and female threads are parallel to the generatrix of the taper of the threaded region.

有利には、図６に示すように、雄ねじ山および雌ねじ山（または歯）は、蟻継ぎ式プロファイルを有する。このプロファイルによって、接続部に大きな曲げ応力または引張応力がかかったときに雄ねじ山および雌ねじ山が分離する飛び出し現象の危険性を回避することができる。より具体的には、蟻継ぎ式ねじ山の形状によって、軸方向の歯幅がねじ山の基部から山頂に向けて減少するいわゆる「台形状」のねじ山と比較して、その組立体の半径方向の剛性を増加させることができる。有利には、ねじ山のロードフランクは、丸み部を介してねじ山頂および隣接するねじ谷底に接続される。これらの丸み部によって、ロードフランクの底部における応力の集中要因が減少し、接続部の疲労挙動を改善することができる。 Advantageously, as shown in FIG. 6, the external and internal threads (or teeth) have a dovetail profile. This profile makes it possible to avoid the risk of popping out, in which the external and internal threads separate when the connection is subjected to high bending or tensile stresses. More specifically, the shape of the dovetail thread reduces the radius of its assembly compared to a so-called "trapezoid" thread where the axial face width decreases from the base of the thread to the crest. Directional stiffness can be increased. Advantageously, the load flank of the thread is connected to the thread crest and the adjacent thread root via a radius. These radii reduce stress concentration factors at the bottom of the load flank and improve the fatigue behavior of the connection.

ねじ接続部の長手方向部分に沿って、ロードフランクおよびスタブフランクの両方は、直線的なプロファイルを有する。ロードフランクおよびスタブフランクは、長手方向軸Ｘに垂直な負の角度αおよび負の角度βをそれぞれ形成する。ロードフランクの角度αは、スタブフランクの角度β以下であり、長手方向軸Ｘに対して垂直方向に対向して画定される。例えば、角度αおよびβは、１°～５°の範囲である。このように、隣接する２つの歯の間の間隔の底部における谷底幅は、長手方向軸Ｘに沿った歯幅を考慮すると、常にその歯の最大の寸法となる。 Along the longitudinal portion of the threaded connection, both the load flank and the stub flank have a straight profile. The load flank and stub flank form a negative angle α and a negative angle β perpendicular to the longitudinal axis X, respectively. The load flank angle α is less than or equal to the stub flank angle β and is defined perpendicularly and oppositely to the longitudinal axis X. For example, angles α and β range from 1° to 5°. Thus, the root width at the bottom of the spacing between two adjacent teeth is always the largest dimension of that tooth, considering the tooth width along the longitudinal axis X.

本発明によれば、雄ねじ山３２および雌ねじ山４２のそれぞれの特定の数のねじ山のみが、その特定のロック状態にあり、ロック部１０に関連している。ロック部１０は、ねじ領域３および４の最初と最後のねじ山から離れている。雄ねじ山３２および雌ねじ山４２の両方の少なくとも最初と最後のねじ山は、ロック状態にない。ロック領域は、締め付け後全長１７の６０％超、より好ましくは７０％超を占めている。 According to the invention, only a certain number of threads of each of the male threads 32 and the female threads 42 are in that particular locked state and are associated with the locking part 10. The locking part 10 is remote from the first and last threads of the threaded regions 3 and 4. At least the first and last threads of both male thread 32 and female thread 42 are not locked. The locking area occupies more than 60%, more preferably more than 70%, of the total length 17 after tightening.

例えば、ロック領域１０は、１０～１６のねじ山ターンを有する。ここで、完全な状態の雌ねじ領域は、少なくとも１６のねじ山ターンを有し、完全な状態の雄ねじ領域は、少なくとも１６のねじ山ターンを有する。 For example, locking region 10 has 10 to 16 thread turns. Here, the fully female threaded region has at least 16 thread turns and the fully male threaded region has at least 16 thread turns.

図２に示す第１の実施形態によれば、雄ねじ領域３は、第１の部分１１を備える。ここで、雄側スタブフランク３１間のリードＳＦＬ＿ｐは、値ＳＦＬ＿ｐ１で一定であり、雄側ロードフランク３０間のリードＬＦＬ＿ｐも一定であるが、ＬＦＬ＿ｐ１とは異なる値である。図６に示す実施例において、ＬＦＬ＿ｐ１は、ＳＦＬ＿ｐ１よりも厳密に大きい。本発明の第１の実施形態の第１の実施例において、
・ＬＦＰ＿ｐ１＝８．３３ｍｍ、および
・ＳＦＰ＿ｐ１＝８．２０ｍｍ
となっている。 According to a first embodiment shown in FIG. 2, the externally threaded region 3 comprises a first portion 11. As shown in FIG. Here, the lead SFL_p between the male side stub flanks 31 is constant at a value SFL_p1, and the lead LFL_p between the male side load flanks 30 is also constant, but has a different value from LFL_p1. In the example shown in FIG. 6, LFL_p1 is strictly larger than SFL_p1. In a first example of the first embodiment of the present invention,
・LFP_p1=8.33mm, and・SFP_p1=8.20mm
It becomes.

本発明の第１の実施形態の第２の実施例において、
・ＬＦＰ＿ｐ１＝１０ｍｍ、および
・ＳＦＰ＿ｐ１＝９．８７ｍｍ
となっている。 In a second example of the first embodiment of the invention,
・LFP_p1=10mm, and ・SFP_p1=9.87mm
It becomes.

そのため、両方の実施例について、ロードフランクのリードとスタブフランクのリードとの差である第１の部分におけるくさび比は、０．１５ｍｍ未満となる。 Therefore, for both examples, the wedge ratio in the first portion, which is the difference between the lead of the load flank and the lead of the stub flank, is less than 0.15 mm.

本発明の範囲において、他のスタブフランクのリードおよびロードフランクのリードも許容される。 Other stub flank leads and load flank leads are also acceptable within the scope of the invention.

同様に、第１の部分１２における雌ねじ山のロードフランク４１間のリードＬＦＬ＿ｂは、値ＬＦＬ＿ｂ１で一定であり、スタブフランク４０間のリードＳＦＬ＿ｂも一定であるが、ＳＦＬ＿ｂ１とは異なる値であり、ロードフランク４１間のリードが、スタブフランク４０間のリードよりも大きいことを特徴としている。 Similarly, the lead LFL_b between the load flanks 41 of the internal threads in the first part 12 is constant at the value LFL_b1, and the lead SFL_b between the stub flanks 40 is also constant, but at a different value from SFL_b1 and the load It is characterized in that the lead between the flanks 41 is larger than the lead between the stub flanks 40.

さらに、図２に示すように、雄側スタブフランク３１と雌側スタブフランク４０との間のそれぞれのリードＳＦＬ＿ｐ１およびＳＦＬ＿ｂ１は、雄側ロードフランク３０と雌側ロードフランク４１との間のそれぞれのリードＬＦＰ＿ｐ１およびＬＦＰ＿ｂ１以下である。また、雄側ロードフランク３０と雌側ロードフランク４１との間のそれぞれのリードＬＦＰ＿ｐ１およびＬＦＰ＿ｂ１も互いに等しい。 Further, as shown in FIG. 2, the respective leads SFL_p1 and SFL_b1 between the male side stub flank 31 and the female side stub flank 40 are the respective leads between the male side load flank 30 and the female side load flank 41. It is less than or equal to LFP_p1 and LFP_b1. Further, the respective leads LFP_p1 and LFP_b1 between the male side load flank 30 and the female side load flank 41 are also equal to each other.

より具体的には、ＬＦＰ＿ｂ１＝ＬＦＰ＿ｐ１、およびＳＦＰ＿ｂ１＝ＳＦＰ＿ｐ１である。 More specifically, LFP_b1=LFP_p1 and SFP_b1=SFP_p1.

図２に示すように、非ロック領域２２において、雄側スタブフランクのリードＳＦＬ＿ｐおよび雄側ロードフランクのリードＬＦＬ＿ｐは互いに等しく、ロック領域１０の長手方向側部２４の位置においてＬＦＬ＿ｐ１とも等しく、雄側スタブフランクのリードは変化する。第２の非ロック領域２３において、雌側スタブフランクのリードＳＦＬ＿ｂおよび雌側ロードフランクのリードＬＦＬ＿ｂは互いに等しく、ロック領域１０の第２の長手方向側部２５の位置においてＬＦＬ＿ｂ１とも等しく、雌側スタブフランクのリードは変化する。 As shown in FIG. 2, in the non-locking region 22, the lead SFL_p of the male stub flank and the lead LFL_p of the male load flank are equal to each other, and also equal to LFL_p1 at the longitudinal side 24 of the locking region 10; Stub Frank's lead changes. In the second unlocked region 23, the lead SFL_b of the female stub flank and the lead LFL_b of the female load flank are equal to each other and also equal to LFL_b1 at the second longitudinal side 25 of the locking region 10, Frank's lead changes.

位置２４および２５は、それぞれのねじ領域においてスタブフランクのリードが変化する位置として画定される。雄ねじ領域および雌ねじ領域の両方は、スタブフランクのリードが固有に変化するようになっているのに対して、ロードフランクのリードがねじ領域に沿って一定に維持される。変化は急激であり、１ターン未満、好ましくは１８０°未満で生じる。 Locations 24 and 25 are defined as locations where the stub flank lead changes in the respective thread regions. Both the male and female threaded regions are such that the stub flank lead varies inherently while the load flank lead remains constant along the threaded region. The change is abrupt and occurs in less than one turn, preferably less than 180°.

代替的に、図５に示す本発明の第２の実施形態によれば、雄ねじ領域および雌ねじ領域は、スタブフランクのリードが一定であるのに対して、雄ねじ領域および雌ねじ領域のそれぞれについてロードフランクのリードが２つの異なる位置で固有に変化するようになっている。 Alternatively, according to a second embodiment of the invention shown in FIG. The leads are adapted to vary uniquely in two different positions.

図１に示すように、非ロック領域２２および２３において、雄側スタブフランクと雌側スタブフランクとの間に正のクリアランスがそれぞれ存在する。例えば、このクリアランスは、少なくとも１ｍｍであり、例えば５ｍｍ未満である。 As shown in FIG. 1, positive clearance exists between the male and female stub flanks in the unlocked regions 22 and 23, respectively. For example, this clearance is at least 1 mm, such as less than 5 mm.

好ましくは、ロック領域１０の中間位置Ｍは、ねじ接続部の半径方向中間に位置する。Ｍは、ロック領域１０の軸方向半分の長さの位置において画定され、中間ロック位置Ｍにおけるピッチ線径ＴＤａｖｇは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプの公称幅をＷＴ、およびＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘとすると、次式のように定義される。 Preferably, the intermediate position M of the locking region 10 is located radially in the middle of the threaded connection. M is defined at a position half the length in the axial direction of the locking region 10, and the pitch wire diameter TDavg at the intermediate locking position M is the nominal outer diameter of the pipe body based on the requirements of API Standard 5CT, OD, When the nominal width of the pipe based on the requirements is WT, and the maximum allowable inner diameter of the pipe body based on the requirements of API standard 5CT is IDmax, it is defined as the following equation.

本発明の第１の実施形態の一実施例によれば、
・ＯＤ＝５．５インチまたは１３９．７ｍｍ、
・壁厚ＷＴ＝０．３６１インチまたは９．１６９４ｍｍ、および
・ＡＰＩ規格に基づくパイプＯＤの最大公差ＯＤｍａｘはパイプ本体の公称外径の１０１％、ＡＰＩ規格に基づく壁厚の最小公差ＷＴｍｉｎは残りのパイプ本体の壁厚の８７．５％
となっており、
ＩＤｍａｘ＝ＯＤｍａｘ－２＊ＷＴｍｉｎ＝１３９．７＊１．０１－２＊９．１６９４＊０．８７５＝１２５．０５０６
となっている。 According to an example of the first embodiment of the present invention,
・OD=5.5 inches or 139.7mm,
- Wall thickness WT = 0.361 inch or 9.1694 mm, and - The maximum tolerance of pipe OD according to API standards ODmax is 101% of the nominal outside diameter of the pipe body, and the minimum tolerance of wall thickness according to API standards WTmin is the remaining 87.5% of the wall thickness of the pipe body
It becomes,
IDmax=ODmax-2*WTmin=139.7*1.01-2*9.1694*0.875=125.0506
It becomes.

接続部の中間位置Ｍを画定するために、中間ロック位置Ｍにおける許容範囲のピッチ線径ＴＤａｖｇは、
ＴＤａｖｇ＝ａｖｅｒａｇｅ（ＯＤ，ＩＤｍａｘ）＝（１３９．７＋１２５．０５０６）／２＝１３２．３７５ｍｍ
となっている。 In order to define the intermediate position M of the connection part, the allowable range of pitch wire diameter TDavg at the intermediate lock position M is
TDavg=average(OD, IDmax)=(139.7+125.0506)/2=132.375mm
It becomes.

本発明によって、最悪の場合のＡＰＩ規格に基づくパイプ公差を考慮しても、完全なロックねじがロック領域１０に実現することができる。好ましくは、完全なねじ領域の長さがパイプパラメータと外径公差に依存するため、完全なねじ領域は、必要なロック領域よりも長い長さにわたって完全なねじ山を有するように選択される。 Thanks to the invention, a perfect locking thread can be realized in the locking region 10 even taking into account the worst case pipe tolerances according to the API standard. Preferably, the full thread area is selected to have a full thread over a longer length than the required locking area, since the length of the full thread area depends on pipe parameters and outside diameter tolerances.

不完全なねじ山は、雄ねじ領域および雌ねじ領域の歯の山頂および／または谷底が、ねじ接続部の長手方向軸Ｘと平行であるようになっている。これにより、加工が容易になる。不完全な雄ねじ山は、第２の部分１５に存在する。不完全な雄ねじ山は、第２の部分１６に存在する。第２の部分１５および１６内の不完全なねじ山は、接続部の引張効率を向上させる。 The incomplete thread is such that the crests and/or troughs of the teeth in the male and female threaded regions are parallel to the longitudinal axis X of the threaded connection. This facilitates processing. An incomplete external thread is present in the second part 15. An incomplete external thread is present in the second portion 16. The incomplete threads in the second parts 15 and 16 improve the tensile efficiency of the connection.

谷底の最小幅を有する歯は、パイプ本体に向けてねじ切りされていない部分との移行部に近い不完全なものである。不完全なねじ山は、ロック領域１０において、他のねじ山の通常の高さよりも低い高さを有する。 The tooth with the minimum width of the root is the incomplete one near the transition with the unthreaded part towards the pipe body. The incomplete thread has a height in the locking region 10 that is lower than the normal height of other threads.

ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置Ｍが画定される。ここで、中間ロック位置からロック領域１０の長手方向側部２４または２５までの長さＬｎｌは、次式のように定義される。 An intermediate locking position M is defined at a position axially half the length of the locking region. Here, the length Lnl from the intermediate lock position to the longitudinal side portion 24 or 25 of the lock region 10 is defined as the following equation.

ピッチ線Ｐからロック領域における山頂３４までの垂直方向距離ＴＨｐｉｔｃｈは、０．５ｍｍ～１．０ｍｍの範囲であってもよい。 The vertical distance THpitch from the pitch line P to the peak 34 in the lock region may be in the range of 0.5 mm to 1.0 mm.

本発明の第１の実施形態の上述した実施例によれば、長さＬｎｌは、５０ｍｍ～６０ｍｍの範囲であってもよい。必要とされる最小締め付けトルクは、３００００ｆｔ．ｌｂｓ（４０６７４Ｎ．ｍ）～５００００ｆｔ．ｌｂｓ（６７７９０Ｎ．ｍ）の範囲であってもよい。 According to the above-described examples of the first embodiment of the invention, the length Lnl may be in the range 50 mm to 60 mm. The minimum tightening torque required is 30,000ft. lbs (40674N.m) ~ 50000ft. lbs (67790 N.m).

締め付けを容易にするために、雌部材のみに表面処理を施し、締め付け前に雄部材の周囲にドープを追加する。代替的に、雄部材および雌部材の両方に表面処理を施してもよい。例えば、リン酸亜鉛処理などの表面処理であってもよい。 To facilitate tightening, only the female member is surface treated and dope is added around the male member before tightening. Alternatively, both the male and female members may be surface treated. For example, surface treatment such as zinc phosphate treatment may be used.

Claims

第１の管状要素と、第２の管状要素と、を備えるねじ接続部であって、前記第１の管状要素（５）は、パイプ本体と、前記パイプ本体の遠位端に設けられた雄部材（１）と、を有し、前記第２の管状要素（６）は、別のパイプ本体と、前記別のパイプ本体の遠位端に設けられた雌部材（２）と、を有し、前記雄部材（１）は、その外周面において少なくとも１つの雄ねじ領域（３）を有し、雄側末端面（７）を終端とし、前記雌部材（２）は、その内周面において少なくとも１つの雌ねじ領域（４）を有し、雌側末端面（８）を終端とし、
前記雄ねじ領域（３）は、前記雄側末端面から前記第１の管状要素の前記パイプ本体に向かう方向にねじ谷底幅（ＷＲｐ）が減少する第１の部分と、前記第１の部分に隣接し、前記ねじ谷底幅が一定の最小幅（ＷＲｐｍｉｎ）に維持される第２の部分と、を有する雄ねじ山を備え、前記雄側末端面（７）に最も近い歯は、前記雄ねじ山の谷底の最大幅（ＷＲｐｍａｘ）を有し、
前記雌ねじ領域（４）は、前記雌側末端面から前記第２の管状要素の前記パイプ本体に向かう方向に沿ってねじ谷底幅（ＷＲｂ）が減少する第１の部分と、前記第１の部分に隣接し、前記ねじ谷底幅が一定の最小幅（ＷＲｂｍｉｎ）に維持される第２の部分と、を有する雌ねじ山を備え、前記雌側末端面（８）に最も近い歯は、前記雌ねじ山の谷底の最大幅（ＷＲｂｍａｘ）を有し、
前記雄ねじ山および前記雌ねじ山のそれぞれの前記第１の部分は、自動ロック式の配置において部分的に締め付けられて、前記ねじ接続部にロック領域（１０）を提供し、
前記ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置（Ｍ）が画定され、ここで、前記中間ロック位置におけるピッチ線径ＴＤａｖｇは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプの公称幅をＷＴ、およびＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘとすると、次式のように定義される、ねじ接続部。
A threaded connection comprising a first tubular element and a second tubular element, wherein the first tubular element (5) is connected to a pipe body and a male thread provided at the distal end of the pipe body. a member (1), said second tubular element (6) comprising another pipe body and a female member (2) provided at the distal end of said another pipe body. , said male member (1) has at least one male threaded region (3) on its outer circumferential surface, terminating in a male end surface (7), and said female member (2) has at least one male threaded region (3) on its inner circumferential surface. having one internally threaded region (4) and terminating at the female end face (8);
The male thread region (3) is adjacent to a first portion in which a thread root width (WRp) decreases in a direction from the male end surface toward the pipe body of the first tubular element, and the first portion is adjacent to the first portion. and a second portion in which the thread root width is maintained at a constant minimum width (WRpmin), and the teeth closest to the male end surface (7) are located at the root of the male thread. has a maximum width (WRpmax) of
The female thread region (4) includes a first portion in which the thread root width (WRb) decreases along the direction from the female end surface toward the pipe body of the second tubular element, and the first portion. a second portion adjacent to the thread root width (WRbmin), wherein the teeth closest to the female end face (8) are adjacent to the female thread; has the maximum width of the valley bottom (WRbmax),
the first portion of each of the male thread and the female thread is partially tightened in a self-locking arrangement to provide a locking area (10) for the threaded connection ;
An intermediate locking position (M) is defined at a position axially half the length of the locking region, where the pitch wire diameter TDavg at the intermediate locking position is the nominal diameter of the pipe body based on the requirements of API standard 5CT. Assuming that the outer diameter is OD, the nominal width of the pipe based on the requirements of API Standard 5CT is WT, and the maximum allowable inner diameter of the pipe body based on the requirements of API Standard 5CT is IDmax, the thread is defined as follows: Connection part.

前記ロック領域は、係合した前記雄ねじ山および前記雌ねじ山の締め付け後全長の６０％超を占める、請求項１に記載のねじ接続部。 2. The threaded connection of claim 1, wherein the locking area occupies more than 60% of the total tightened length of the engaged male and female threads.

前記ロック領域は、２つの非ロック領域（２２，２３）の間に位置し、前記非ロック領域の各々は、前記ロック領域の長手方向側部（２４，２５）にそれぞれ隣接している、請求項１または２に記載のねじ接続部。 The locking area is located between two unlocking areas (22, 23), each of the unlocking areas being adjacent to a longitudinal side (24, 25) of the locking area, respectively. The threaded connection part according to item 1 or 2.

前記雄ねじ領域は、雄側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｐ）が前記雄ねじ山上の単一の位置（２４）で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雄型一条ねじを含み、前記雌ねじ領域は、雌側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｂ）が前記雌ねじ山上の単一の位置（２５）で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雌型一条ねじを含み、前記雄側スタブフランクおよび前記雌側スタブフランクのリードの変化は、それぞれ異なる位置で生じて、その２つの前記位置の間にロック領域が画定され、前記雄側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｐ）および前記雌側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｂ）は、前記雄ねじ領域全体および前記雌ねじ領域全体に沿ってそれぞれ一定に維持される、請求項１～３のいずれか１項に記載のねじ接続部。 The male threaded region includes a male single thread thread constructed from a single continuous helix such that the lead (SFL_p) of the male stub flank changes at a single position (24) on the male thread; The female thread region includes a female single thread thread constructed from a single continuous helix such that the lead (SFL_b) of the female side stub flank changes at a single position (25) on said female thread; The changes in the lead of the side stub flank and the female side stub flank occur at different positions, with a locking region defined between the two said positions, and the lead (LFL_p) of the male side load flank and the lead of the female side Threaded connection according to any one of claims 1 to 3, wherein the load flank lead (LFL_b) is kept constant along the entire male threaded region and the entire female threaded region, respectively.

前記雄ねじ領域は、雄側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｐ）が前記雄ねじ山上の単一の位置で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雄型一条ねじを含み、前記雌ねじ領域は、雌側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｂ）が前記雌ねじ山上の単一の位置で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雌型一条ねじを含み、前記雄側ロードフランクおよび前記雌側ロードフランクのリードの変化は、それぞれ異なる位置で生じて、その２つの前記位置の間にロック領域が画定され、前記雄側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｐ）および前記雌側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｂ）は、前記雄ねじ領域全体および前記雌ねじ領域全体に沿ってそれぞれ一定に維持される、請求項１～３のいずれか１項に記載のねじ接続部。 The externally threaded region comprises a male single thread thread constructed from a single continuous helix such that the lead (LFL_p) of the male load flank changes at a single position on the external thread, and the internally threaded region comprises , comprising a female single thread thread constructed from a single continuous helix, such that the lead (LFL_b) of the female load flank changes at a single position on the female thread; The changes in the leads of the side load flanks occur at different positions, defining a locking region between the two said positions, and the leads of the male side load flank (SFL_p) and the leads of the female side load flank (SFL_b) Threaded connection according to any one of claims 1 to 3, wherein: ) remains constant along the entire male threaded region and the entire female threaded region, respectively.

ロードフランクのリードとスタブフランクのリードとの差である前記第１の部分によって提供される前記ロック領域におけるくさび比は、０．１５ｍｍ未満に設定される、請求項１～５のいずれか１項に記載のねじ接続部。 6. A wedge ratio in the locking area provided by the first portion, which is the difference between the lead of the load flank and the lead of the stub flank, is set to less than 0.15 mm. Threaded connections as described in .

前記雄ねじ領域（３）および前記雌ねじ領域（４）は、母線方向にテーパが付けられており、これは、テーパ角度である角度θを形成し、前記テーパ角度は、前記雄ねじ領域および前記雌ねじ領域の母線と前記接続部の軸（１０）との間の角度であり、前記テーパは、１／６～１／１８の範囲であり、好ましくは１／６～１／１０の範囲から選択され、より好ましくは約１２．５％であり、前記ロック領域における前記雄ねじ山および前記雌ねじ山の山頂および谷底は、前記ねじ領域のテーパの母線と平行になっている、請求項１～６のいずれか１項に記載のねじ接続部。 The externally threaded region (3) and the internally threaded region (4) are tapered in the generatrix direction, which forms an angle θ which is a taper angle; the angle between the generatrix of and the axis (10) of the connection, said taper being selected from the range 1/6 to 1/18, preferably from 1/6 to 1/10; More preferably about 12.5%, and the crests and troughs of the male thread and the female thread in the lock region are parallel to the generatrix of the taper of the thread region. Threaded connection according to paragraph 1.

前記ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置（Ｍ）が画定され、ここで、前記中間ロック位置から前記ロック領域の長手方向側部までの長さＬｎｌは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘ、前記ピッチ線から前記ロック領域における谷底または山頂までの垂直方向距離をＴＨｐｉｔｃｈ、および前記ねじ領域のテーパ角度をθとすると、次式のように定義される、請求項１～７のいずれか１項に記載のねじ接続部。
An intermediate locking position (M) is defined at a position half the axial length of the locking area, where the length Lnl from the intermediate locking position to the longitudinal side of the locking area is in accordance with API standard 5CT. OD is the nominal outer diameter of the pipe body based on the requirements of API Standard 5CT, IDmax is the maximum allowable inner diameter of the pipe body based on the requirements of API Standard 5CT, THpitch is the vertical distance from the pitch line to the bottom or peak of the lock area. The threaded connection portion according to any one of claims 1 to 7 , wherein the taper angle of the threaded region is defined as θ.

前記雄ねじ山および／または前記雌ねじ山の谷底の最大幅は、対応する前記雄ねじ山または前記雌ねじ山の谷底の最小幅の２倍を下回るように設定され、ここで、
ＷＲｂｍａｘ≦２＊ＷＲｂｍｉｎ
および／または
ＷＲｐｍａｘ≦２＊ＷＲｐｍｉｎ
である、請求項１～８のいずれか１項に記載のねじ接続部。 The maximum width of the root of the male thread and/or the female thread is set to be less than twice the minimum width of the root of the corresponding male thread or the female thread, and
WRbmax≦2*WRbmin
and/or WRpmax≦2*WRpmin
The threaded connection part according to any one of claims 1 to 8 , wherein:

前記第２の管状要素の前記パイプ本体に最も近い前記雌ねじ山の谷底は、前記第１の管状要素の前記パイプ本体に最も近い前記雄ねじ山の谷底と同じ谷底幅を有する（ＷＲｂｍｉｎ＝ＷＲｐｍｉｎ）、請求項１～９のいずれか１項に記載のねじ接続部。 The root of the female thread closest to the pipe body of the second tubular element has the same root width as the root of the male thread closest to the pipe body of the first tubular element (WRbmin=WRpmin); Threaded connection according to any one of claims 1 to 9 .

前記パイプ本体に近い前記雄ねじ山および前記雌ねじ山のそれぞれの歯は、不完全なねじ山の高さを有し、および／または前記歯自体が不完全である、請求項１～１０のいずれか１項に記載のねじ接続部。 Any of claims 1 to 10 , wherein the respective teeth of the male thread and the female thread close to the pipe body have an imperfect thread height and/or the teeth themselves are imperfect. Threaded connection according to paragraph 1.

前記雌ねじ山は、前記雌側末端面（８）から開始し、前記雄ねじ山は、前記雄側末端面（７）から開始する、請求項１～１１のいずれか１項に記載のねじ接続部。 Threaded connection according to any one of the preceding claims, wherein the internal thread starts from the female end face (8) and the external thread starts from the male end face ( 7 ). .

前記雄ねじ領域（３）および前記雌ねじ領域（４）の歯は、蟻継ぎ式プロファイルを有し、αおよびβは、前記接続部の軸に垂直な前記ロードフランクの角度および前記スタブフランクの角度をそれぞれ表し、それぞれ５°未満である、請求項１～１２のいずれか１項に記載のねじ接続部。 The teeth of the externally threaded region (3) and the internally threaded region (4) have a dovetail profile, α and β the angle of the load flank and the angle of the stub flank perpendicular to the axis of the connection. Threaded connection according to any one of claims 1 to 12 , each representing an angle of less than 5°.

前記雄ねじ山の歯の山頂および前記雌ねじ山の歯の山頂は、前記ロック領域において対応する谷底と干渉し、前記谷底／前記山頂の干渉部における直径干渉は、前記パイプ本体の公称外径の０．００２０倍～０．００３０倍の範囲である、請求項１～１３のいずれか１項に記載のねじ接続部。 The crests of the teeth of the male thread and the crests of the teeth of the female thread interfere with the corresponding valley bottoms in the locking region, and the diameter interference at the valley bottom/peak interference portion is equal to 0 of the nominal outer diameter of the pipe body. Threaded connection according to any one of claims 1 to 13 , which ranges from .0020 times to 0.0030 times.

前記ねじ接続部は、遠位当接面から離れており、前記雄部材の自由端は、前記雌部材から離れており、前記雌部材の自由端は、前記雄部材から離れている、請求項１～１４のいずれか１項に記載のねじ接続部。 4. The threaded connection is remote from the distal abutment surface, the free end of the male member is remote from the female member, and the free end of the female member is remote from the male member. The threaded connection part according to any one of items 1 to 14 .

前記雄部材および前記雌部材は、前記ロック領域の横に追加のシール面を有さないようになっている、請求項１～１５のいずれか１項に記載のねじ接続部。 Threaded connection according to any one of the preceding claims, wherein the male member and the female member are arranged without additional sealing surfaces next to the locking area.

前記ねじ接続部は、半埋込み型のものであり、前記第１の管状要素および前記第２の管状要素は、一体であり、前記第１の管状要素および前記第２の管状要素の各々は、雄部材および雌部材を備える、請求項１～１６のいずれか１項に記載のねじ接続部。 The threaded connection is semi-implantable, the first tubular element and the second tubular element are integral, and each of the first tubular element and the second tubular element comprises: Threaded connection according to any one of claims 1 to 16 , comprising a male member and a female member.

前記雄ねじ領域および前記雌ねじ領域は、一条ねじである、請求項１～１７のいずれか１項に記載のねじ接続部。 The threaded connection according to any one of claims 1 to 17 , wherein the male threaded region and the female threaded region are single thread threads.